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反射种类

光反射有漫反射、镜面反射和逆反射。
光行进到两种媒质的分界面时,有一部分返回原媒质的现象。如果入射点处分界面的不平整程度比波长小得多,就可看作平滑分界面。 光在平滑分界面上的反射为镜反射,或称单向反射。否则,为漫反射。漫反射时各不同方向的光的亮度如果都相同,则称为均匀漫反射。同一次反射过程中,有些波长的光反射得多些,则称为选择反射。而逆反射是反射光线从靠近入射光线的反方向,向光源返回的反射。当入射光线的方向在较大范围内变化时,仍能保持这种性质。

逆反射系数

逆反射系数的物理意义是:在单位光照条件下,单位面积上产生的亮度值,单位是mcd/lx/m2。逆反射系数是平面逆反射表面上的发光强度系数R除以它的表面面积的商。
R′= R / A
式中:
R′—逆反射系数,cd.1x-1·m-2(坎[德拉]每勒[克斯]每平方米);
R —发光强度系数,cd.lx-1(坎德拉每勒克斯);
A — 试样表面的面积,m2。

在交通标志上的应用

道路标志的发展史,也就是反光膜的发展历史。
反光膜是由美国3M公司在1937年发明的,当时的结构仅为露出玻璃珠型;1948年开发出工程级反光膜,在1971年和1990年又分别研制出高强级反光膜和钻石级反光膜。
反光膜通常分为:钻石级、高强级、超工程级、工程级、经济级反光膜。根据GB/T 18833-2002 《公路交通标志反光膜》,按照其逆反射性能,把它们分为一、二、三、四、五级反光膜。另外根据反光膜的用途,把贴在载货类机动车和危险品运输车辆车身上的反光膜叫做车身反光标识反光膜(按照其逆反射性能,可看作二级反光膜),又把车牌用的反光膜称为机动车号牌用反光膜(依照GA 666-2006 《机动车号牌用反光膜》,其逆反射性能在四级~五级反光膜之间)。
3M第三代钻石级反光膜
反光膜的逆反射原理有玻璃珠型和微棱镜型两类。高强级、超工程级、工程级、经济级反光膜的逆反射原理为玻璃珠型,而钻石级反光膜的逆反射原理为微棱镜型。交通标志,它告诉人们前进的方向和交通环境,帮助驾驶员判断路况,控制车速,避免危险。如果说交通标志是道路的语言,那么交通标志的逆反射技术就是这种语言的发声装置,让交通标志所携带的信息更清晰、直观地传达给道路使用者。

反光膜的历史

自1937年问世以来,交通标志的逆反射技术到现在已经演进了70年,为交通行业特别是在道路交通安全领域做出了巨大的贡献。
说起逆反射技术,就不能不提它的载体——反光材料,在1935年,美国第一版《统一交通控制设施手册》里,第一次提到了为了夜间行车的安全,交通标志应该使用“反光材料”制作。1937年,人类历史上第一块用于交通标志表面的反光材料问世。
最初的反光材料被称为“工程级”,这种反光材料将具有特殊金属镀层的玻璃微珠形成的反射单元与高分子材料相结合,使得射进来的光能够按原方向反射回去。
到上个世纪70年代,道路交通技术的综合发展,变化日新月异。而这些变化对交通安全,具体说就是对驾驶员的安全视距,有了新的、更高的要求。它客观上要求交通标志的提示距离,能够适应更高的车速,更宽的路面,更复杂的环境,能够让驾驶员在有效距离内,视认清晰并完成判断和采取必要措施。这时,逆反射技术也完成了它的第一次“跳跃”——“高强级”反光材料问世,这种材料和“古老”的工程级反光材料一样,同样使用玻璃微珠作为主要反光单元的反光膜,但它通过更加精细的制作工艺和结构,足足实现了近4倍于“工程级”反光材料的亮度值,这相当于一下将当时的交通标志的视认距离,提高了2到4倍。它的问世,大幅度地满足了当时那个年代的交通安全需要。
在进入20世纪80年代后,新一轮的工业技术革命和经济发展,使道路交通条件,又有了巨大的飞跃,公众的出行需求、车辆制造技术的变化、城市干扰光源的增加等都要求交通标志在更近的距离、更大的角度上,有更好的反光亮度。于是,逆反射技术完成了它的“第二跳”——“钻石级”反光材料被研制出来。“钻石级”反光材料的逆反射技术可谓是革命性的,它一改传统的玻璃微珠反射原理,转而依靠微棱镜技术,全面提升了反射效率,并经过不断的演进,从只注重远距离发现功能的第一代钻石级材料(发现距离高达约1000米),到更加关注近距离视认亮度的第二代钻石级反光材料(大观察角和入射角反射值高),最终在2005年,逆反光技术精彩地完成了它的“第三跳”——第三代“钻石级”反光材料,其全棱镜技术既实现了远距离发现功能、又注重了近距离视认亮度,很好地应对了近10年出现的对交通安全设施保护能力的新要求。
交通标志除能指路之外,其最重要的作用就是安全提示。而逆反光技术决定提示效果的强弱。
进入了20世纪90年代后,全球范围内的道路交通安全形势已经非常严峻,各国也开始寻找提高交通安全性能的对策。研究显示,交通标志技术是成本最低,但效果最明显的一种手段。1996年,美国政府交通部在国会的交通国情报告中,总结了过去20年里20项交通安全改进措施的投资回报比率,其中交通标志的投资回报比率,是1∶22.4,也就是说每投资1美元在交通标志上,可以减少22.4美元的交通事故损失。
2006年,美国交通安全服务协会出版了一套《低成本改造当地公路安全》的手册,提出了16项低成本改造交通安全的手段,其中大部分内容,都是通过使用交通标志技术,降低车速、提示危险、改善安全视距等手段,来减少交通事故的实验研究报告。其中有一个发生在加利福尼亚州的案例。当地门多淄诺县交通部门通过对辖区内11000个交通标志中的2400个进行反光材料升级和调整,使本辖区内的交通事故,在1992到1998年的6年间,下降了42%,2000年后,该辖区的交通标志,陆续开始继续升级到了“钻石级”反光材料。这个整改方案,后来被美国交通部联邦公路管理署高度赞扬,并在全国范围内推广。
北京八达岭高速“潭峪沟”隧道以前是有名的事故多发地,事故原因大部分是超速,为此,科研人员在2007年4月开始为其进行减速设计,在隧道附近安装了带有荧光黄绿“钻石级”提示标志的车速反馈仪,之后的1个月里,超速车辆比率减少了12%,严重超速现象从安装第一天的24%减到了一个月后的“零”。
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- 来自原声例句
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